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随着现代工业的迅速发展,压力容器不断向大型化和结构复杂化发展,特别是危化品生产企业,由于工作压力提高、介质腐蚀、生产条件恶劣等因素影响,导致各类压力容器事故频发,对压力容器的破坏分析及安全控制显得越来越重要。
1.压力容器的破坏形式和原因分析
压力容器破裂形式通常分为以下几种:韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂等。
1.1韧性破裂
韧性破裂容器在压力作用下,器壁上产生的应力达到材料的强度极限而发生的破裂。原因分析:一是安全附件失灵、违章操作、超负荷运行等引起超压导致容器破裂;二是设计厚度不够、介质器壁厚度减薄。
1.2脆性破裂
脆性破裂是容器在未发生宏观塑性变形,器壁平均应力未达到材料强度极限而发生的破裂。原因分析:容器结构、焊缝和材料存在缺陷,外部应力或环境因素。
1.3疲劳破裂
疲劳破裂是容器在反复加压、卸压过程中,长期受到交变载荷作用,因疲劳在低应力状态下发生的破坏。原因分析:频繁启动或停车,反复加压或卸载,压力、温度波动频繁或局部应力过高。
1.4腐蚀破裂
腐蚀破裂是由于容器受到腐蚀介质的作用而产生的破坏,可分为均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀。原因分析:高温、高压、易产生局部过热区、氢与硫共存、CO2、烃类等易腐蚀介质。
2.压力容器的安全控制措施
2.1安全技术措施
2.1.1严把压力容器设计、制造关
(1)压力容器的设计、制造单位应当具备《压力容器安全监察条例》规定的条件,并按照压力容器设计范围,取得相关资质,方可从事压力容器的设计、制造活动。
(2)压力容器的设计必须符合相关法律要求。压力容器的压力、温度的设计,应综合考虑工作介质、操作温度、操作压力设备的工作状态,并符合法律要求。
(3)压力容器的设计文件须经过国家质检总局核准的检测机构鉴定合格,方可用于制造。
2.1.2严格压力容器缺陷处理和维修
(1)严格缺陷处理,及时消除隐患。
①设计缺陷处理。对于不合理的结构设计和材质问题应进行必要的处理。如:对缺陷部位和材质问题部位进行更换,按照规定进行开孔补强处理等。对难以修复且不能保证安全运行的应及时作废处理。
②制造缺陷的处理。制造缺陷主要有成形组装缺陷和焊缝缺陷。成形组装缺陷有错便、棱角、表面凹凸等,对超标严重的,应先进行无损伤检查,确定是否存在其他缺陷,若确定没有其他缺陷,则通过进一步应力分析来确定是否可以继续使用。对一般内外表面焊缝咬边深度、连续长度不超过要求时可以不作任何处理。出现裂纹的部位应挖除并补焊,情况严重作废。
③运行缺陷的处理。运行缺陷是压力容器运行过程中,受到压力、温度和介质的长期作用而产生的,是缺陷处理的重点。一是腐蚀缺陷的处理。发现晶间腐蚀、应力腐蚀等缺陷时,一般不宜继续使用。如发生腐蚀程度轻微、分散点腐蚀或局部腐蚀,可根据具体情况来做降压使用、补焊、更换或作废处理。二是裂纹缺陷的处理。发现裂纹缺陷时,应根据裂纹位置、数量、尺寸等分析裂纹产生的原因,由于结构不良,局部应力过高而产生的疲劳裂纹的压力容器,不应该继续使用。三是变形缺陷的处理。产生变形缺陷的压力容器,一般不宜继续使用;对于轻微鼓包变形,可考虑挖补处理的工艺措施。
(2)压力容器的维修。
① 维修前应检查缺陷的性质、特征、范围和缺陷产生原因,制定维修方案,在制定维修方案时应参照相应的技术规范,并经相关技术负责人员审查批准。
②修理所使用的材料必须与压力容器母体材料相同或强度级别、焊接性能接近。修理材料应该有质量证明,能判断材料的化学成分和力学性能。
2.1.3压力容器运行过程控制
(1)严格压力控制。超压往往是压力容器发生事故的主要原因,运行时,压力的控制显得尤为重要。要根据不同容器要求,特别是高压及超高压容器,要做到实时监控容器压力,设定超压报警,及时发现超压危险状态。
(2)严格温度控制。在大多数反应类压力容器中,温度过低时,转化率不是很高,没有现实意义;当温度过高时,虽然反应速率增快,转化率增加,但温度太高不好控制,压力急剧上升,容易导致事故发生。在运行时,要严格按照规程操作,控制好容器温度,防止事故发生。
(3)原料纯度控制。某些反应类生产中,原料掺杂导致反应几何倍数加快,压力和温度急剧上升。因此在生产中,要严格控制原料的纯度,做好杂质检测。
(4)操作失误控制。大部分的生产事故都是由于违章操作导致,对上岗人员要加强培训,持证上岗,规范其操作。通过设备改造、技术创新等方式,提高设备本质安全性,减少人员操作失误。
2.1.4压力容器及安全附件检验
在用压力容器及其安全附件应根据要求,请具备检测资质单位进行定期检验。压力容器应根据设计要求装设安全阀或者爆破片,对易燃或毒性介质,应在安全阀或者爆破片的排出口装设导管,将排放介质引至安全地点并进行妥善处理。
2.2压力容器安全管理措施
2.2.1建立健全安全责任体系
压力容器制造、使用企业,应建立健全安全责任体系,制定安全生产责任制,并层层落实安全生产责任,每台压力容器应定责任人,做到“横向到边,纵向到底”。
2.2.2建立完善各类规章制度和操作规程
企业要制定压力容器安全管理制度、压力容器维护保养制度,压力容器操作规程等,并以文件形式签发。企业要组织职工学习规章制度和操作规程,压力容器操作人员要掌握压力容器操作规程。
2.2.3遵守法律,依法合规生产
企业要严格按照法律法规要求,取得相关许可证,压力容器要按照规定定期检验、报废。企业要依法配备安全管理人员,并履行法律规定职责。企业负责人、安全管理人员、设备管理人员、操作人员要依法取证,持证上岗。
2.2.4加强培训教育,提高员工操作技能及安全意识
企业要牢固树立“培训不到位是重大安全隐患”的理念,制定员工培训制度。要加强员工岗位技能培训和安全培训,不断提高一线员工操作技能,做到会操作,会报警,会处置突发情况。
2.2.5完善隐患排查机制,及时消除安全隐患
企业要制定完善隐患排查制度,定期开展隐患检查工作。要根据企业实际,定期开展年度、季度、月度检查,节假日检查,季节检查等,及时发现问题,落实整改责任人、整改时间、整改资金等,并对整改结果进行跟踪,做到隐患排查闭环管理。
2.2.6制定完善应急预案,加强演练,提高应急管理水平
企业要建立应急救援体系,制定应急预案,配备应急救援物资,并加强应急物资检查,确保应急状态下有效。企业要定期开展应急演练,通过实战演练切实提高应急处置能力。
2.2.7实行安全生产考核及奖惩,提高责任意识
企业要制定安全生产考核奖惩制度,做到有奖有罚、奖罚分明,一方面通过奖励来调动广大员工的积极性,一方面通过加强处罚力度,纠正违规违纪行为。
本文对压力容器的破坏形式及其原因进行了分析,针对压力容器事故多发的现实,从安全技术措施及安全管理措施两方面进行了阐述。由于作者自身水平所限,不可避免的存在一定程度上的局限性与不足,还需要在以后的工作中进行不断的研究和完善。
【参考文献】
[1]刘兆彬.压力容器安全监察条例释义[M].北京:中国标准出版社,2003.
[2]刘清方.锅炉压力容器安全[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2000:60-78.
[3]金玉花.我国特种设备安全监察中存在问题及对策[D].吉林:吉林大学,2008.
1.压力容器的破坏形式和原因分析
压力容器破裂形式通常分为以下几种:韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂等。
1.1韧性破裂
韧性破裂容器在压力作用下,器壁上产生的应力达到材料的强度极限而发生的破裂。原因分析:一是安全附件失灵、违章操作、超负荷运行等引起超压导致容器破裂;二是设计厚度不够、介质器壁厚度减薄。
1.2脆性破裂
脆性破裂是容器在未发生宏观塑性变形,器壁平均应力未达到材料强度极限而发生的破裂。原因分析:容器结构、焊缝和材料存在缺陷,外部应力或环境因素。
1.3疲劳破裂
疲劳破裂是容器在反复加压、卸压过程中,长期受到交变载荷作用,因疲劳在低应力状态下发生的破坏。原因分析:频繁启动或停车,反复加压或卸载,压力、温度波动频繁或局部应力过高。
1.4腐蚀破裂
腐蚀破裂是由于容器受到腐蚀介质的作用而产生的破坏,可分为均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀。原因分析:高温、高压、易产生局部过热区、氢与硫共存、CO2、烃类等易腐蚀介质。
2.压力容器的安全控制措施
2.1安全技术措施
2.1.1严把压力容器设计、制造关
(1)压力容器的设计、制造单位应当具备《压力容器安全监察条例》规定的条件,并按照压力容器设计范围,取得相关资质,方可从事压力容器的设计、制造活动。
(2)压力容器的设计必须符合相关法律要求。压力容器的压力、温度的设计,应综合考虑工作介质、操作温度、操作压力设备的工作状态,并符合法律要求。
(3)压力容器的设计文件须经过国家质检总局核准的检测机构鉴定合格,方可用于制造。
2.1.2严格压力容器缺陷处理和维修
(1)严格缺陷处理,及时消除隐患。
①设计缺陷处理。对于不合理的结构设计和材质问题应进行必要的处理。如:对缺陷部位和材质问题部位进行更换,按照规定进行开孔补强处理等。对难以修复且不能保证安全运行的应及时作废处理。
②制造缺陷的处理。制造缺陷主要有成形组装缺陷和焊缝缺陷。成形组装缺陷有错便、棱角、表面凹凸等,对超标严重的,应先进行无损伤检查,确定是否存在其他缺陷,若确定没有其他缺陷,则通过进一步应力分析来确定是否可以继续使用。对一般内外表面焊缝咬边深度、连续长度不超过要求时可以不作任何处理。出现裂纹的部位应挖除并补焊,情况严重作废。
③运行缺陷的处理。运行缺陷是压力容器运行过程中,受到压力、温度和介质的长期作用而产生的,是缺陷处理的重点。一是腐蚀缺陷的处理。发现晶间腐蚀、应力腐蚀等缺陷时,一般不宜继续使用。如发生腐蚀程度轻微、分散点腐蚀或局部腐蚀,可根据具体情况来做降压使用、补焊、更换或作废处理。二是裂纹缺陷的处理。发现裂纹缺陷时,应根据裂纹位置、数量、尺寸等分析裂纹产生的原因,由于结构不良,局部应力过高而产生的疲劳裂纹的压力容器,不应该继续使用。三是变形缺陷的处理。产生变形缺陷的压力容器,一般不宜继续使用;对于轻微鼓包变形,可考虑挖补处理的工艺措施。
(2)压力容器的维修。
① 维修前应检查缺陷的性质、特征、范围和缺陷产生原因,制定维修方案,在制定维修方案时应参照相应的技术规范,并经相关技术负责人员审查批准。
②修理所使用的材料必须与压力容器母体材料相同或强度级别、焊接性能接近。修理材料应该有质量证明,能判断材料的化学成分和力学性能。
2.1.3压力容器运行过程控制
(1)严格压力控制。超压往往是压力容器发生事故的主要原因,运行时,压力的控制显得尤为重要。要根据不同容器要求,特别是高压及超高压容器,要做到实时监控容器压力,设定超压报警,及时发现超压危险状态。
(2)严格温度控制。在大多数反应类压力容器中,温度过低时,转化率不是很高,没有现实意义;当温度过高时,虽然反应速率增快,转化率增加,但温度太高不好控制,压力急剧上升,容易导致事故发生。在运行时,要严格按照规程操作,控制好容器温度,防止事故发生。
(3)原料纯度控制。某些反应类生产中,原料掺杂导致反应几何倍数加快,压力和温度急剧上升。因此在生产中,要严格控制原料的纯度,做好杂质检测。
(4)操作失误控制。大部分的生产事故都是由于违章操作导致,对上岗人员要加强培训,持证上岗,规范其操作。通过设备改造、技术创新等方式,提高设备本质安全性,减少人员操作失误。
2.1.4压力容器及安全附件检验
在用压力容器及其安全附件应根据要求,请具备检测资质单位进行定期检验。压力容器应根据设计要求装设安全阀或者爆破片,对易燃或毒性介质,应在安全阀或者爆破片的排出口装设导管,将排放介质引至安全地点并进行妥善处理。
2.2压力容器安全管理措施
2.2.1建立健全安全责任体系
压力容器制造、使用企业,应建立健全安全责任体系,制定安全生产责任制,并层层落实安全生产责任,每台压力容器应定责任人,做到“横向到边,纵向到底”。
2.2.2建立完善各类规章制度和操作规程
企业要制定压力容器安全管理制度、压力容器维护保养制度,压力容器操作规程等,并以文件形式签发。企业要组织职工学习规章制度和操作规程,压力容器操作人员要掌握压力容器操作规程。
2.2.3遵守法律,依法合规生产
企业要严格按照法律法规要求,取得相关许可证,压力容器要按照规定定期检验、报废。企业要依法配备安全管理人员,并履行法律规定职责。企业负责人、安全管理人员、设备管理人员、操作人员要依法取证,持证上岗。
2.2.4加强培训教育,提高员工操作技能及安全意识
企业要牢固树立“培训不到位是重大安全隐患”的理念,制定员工培训制度。要加强员工岗位技能培训和安全培训,不断提高一线员工操作技能,做到会操作,会报警,会处置突发情况。
2.2.5完善隐患排查机制,及时消除安全隐患
企业要制定完善隐患排查制度,定期开展隐患检查工作。要根据企业实际,定期开展年度、季度、月度检查,节假日检查,季节检查等,及时发现问题,落实整改责任人、整改时间、整改资金等,并对整改结果进行跟踪,做到隐患排查闭环管理。
2.2.6制定完善应急预案,加强演练,提高应急管理水平
企业要建立应急救援体系,制定应急预案,配备应急救援物资,并加强应急物资检查,确保应急状态下有效。企业要定期开展应急演练,通过实战演练切实提高应急处置能力。
2.2.7实行安全生产考核及奖惩,提高责任意识
企业要制定安全生产考核奖惩制度,做到有奖有罚、奖罚分明,一方面通过奖励来调动广大员工的积极性,一方面通过加强处罚力度,纠正违规违纪行为。
本文对压力容器的破坏形式及其原因进行了分析,针对压力容器事故多发的现实,从安全技术措施及安全管理措施两方面进行了阐述。由于作者自身水平所限,不可避免的存在一定程度上的局限性与不足,还需要在以后的工作中进行不断的研究和完善。
【参考文献】
[1]刘兆彬.压力容器安全监察条例释义[M].北京:中国标准出版社,2003.
[2]刘清方.锅炉压力容器安全[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2000:60-78.
[3]金玉花.我国特种设备安全监察中存在问题及对策[D].吉林:吉林大学,2008.